基于A(yíng)RM9的轉轍機缺口監測圖像采集模塊設計

摘要 轉轍機是鐵路上負責道岔的轉換、鎖閉、監督功能的電氣設備，它的監測對維護列車(chē)安全運行具有重要意義?，F有道岔轉換設備缺口監測系統存在檢測方式落后、不直觀(guān)、高誤警等情況。針對上述情況文中提出了一種在線(xiàn)視頻監控自動(dòng)處理系統，其中轉轍機內監控系統能對缺口圖像的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)情況進(jìn)行拍照和上傳；工作室終端電腦能對道岔轉轍機內表示桿缺口偏移量的圖像進(jìn)行識別、自動(dòng)監測和超值報警，并介紹了圖像采集模塊的設計與實(shí)現。
關(guān)鍵詞 轉轍機；缺口監測；Linux ARM9

轉轍機缺口監測問(wèn)題一直是鐵路信號系統特別是信號維修部門(mén)關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著(zhù)鐵路高速、高密度行車(chē)區段的不斷增加，為了確保行車(chē)安全，對行車(chē)道岔運行質(zhì)量與狀態(tài)穩定性監測無(wú)為重要。

1 系統技術(shù)指標
主要技術(shù)指標：(1)缺口圖像分辨率0．01 mm。(2)缺口偏移檢測精度0．1 mm。(3)信號傳輸距離≤2．5 km(1．0 mm線(xiàn)徑)。(4)動(dòng)態(tài)圖像傳輸碼流100～250 kbit·s-1。

2 圖像采集模塊設計原理
圖像采集使用微型攝像頭，圖像分辨率是指圖像中每單位長(cháng)度所包含的像素或點(diǎn)的數目，常以像素／英寸(ppi)為單位來(lái)表示。對電動(dòng)轉轍機(S700K、ZD6)正面缺口在4～6 mm，用普通的30萬(wàn)像素攝像頭，精度可達6／640=0．01 mm。圖像數據量大小=圖像中的像素總數×圖像深度÷1 024(單位為kB)。30萬(wàn)像素攝像頭捕捉到640×480的畫(huà)面，二值圖像深度為1，灰度圖像深度為8或者彩色圖像深度為24，普通灰度圖像大小為2400kB。

JPEG是由ISO和CCITT 1986年成立了“聯(lián)合圖片專(zhuān)家組”(Joint Photographic Experts Group)所制定的靜止灰度或彩色圖像的壓縮標準。JPEG標準定義了3種編碼系統：(1)基于DCT的有損編碼基本系統，可以適合大多數壓縮場(chǎng)合。(2)基于分層遞增模式的擴展、增強編碼系統，用于高壓縮比、高精度或漸進(jìn)重建應用場(chǎng)合。(3)基于預測編碼中DPCM方法的無(wú)損系統，用于無(wú)失真應用的場(chǎng)合。
圖像應用系統要與JPEG兼容，必須支持JPEG基本系統，可以通過(guò)修改其文件格式、圖像分辨率或彩色空間模型應用于不同場(chǎng)合。在不降低圖像視覺(jué)質(zhì)量的基礎上JPEG標準可以將圖像壓縮到1／10～1／50，這樣一幀圖像的大小就可以壓縮到48 kB，根據需要還可以壓縮為6 kB的二值圖像，滿(mǎn)足缺口檢測的要求。
在基本系統中，輸入和輸出數據的精度為8 bit，量化DTC值的精度為11 bit。壓縮過(guò)程由3個(gè)步驟組成：(1)DCT計算。(2)量化。(3)用熵編碼器進(jìn)行變長(cháng)碼賦值。具體過(guò)程如下：先把圖像分割成一系列8×8的子塊，然后按從左向右從上到下的次序處理?；鞠到y的編碼器如圖2所示。